[发明专利]一种无线电能传输系统以及控制方法

说明书

本发明提出了一种无线电能传输系统，包括和外部电源连接的电能发射端，以及用来与电能发射端配合接收电能的电能接收端，电能发射端包括用来将电能转换成电磁能的发射线圈，以及用来接收信号的通信接收模块；电能接收端外部接有负载系统，包括用于接收发射线圈发出的电磁能的接收线圈，以及用于与电能发射端的通信接收模块通信的通信发射模块；还提供了一种无线传输的控制方法，使用对应的无线电能传输系统，对无线电能传输的进行控制，实现电能接收端靠近或远离的监测，且还根据电能发射端的电气参数监测来控制和调节电能发射端的工作频率以及输出功率，使得无线电能传输系统更加高效、安全。

技术领域

本发明涉及电能传输的技术领域，特别是一种无线电能传输系统以及控制方法。

背景技术

无线电能传输是一种通过空间电磁场耦合进行电能传输的技术，其主要优点是不需要插拔，使用简单方便；不会产生电火花，可以在易燃易爆的工业环境中使用；可以在水中进行能量传输，可以应用到海洋装备等水下应用中。无线电能传输系统主要包含两部分：一部分是能量传输，通过电能变换，将电能从发射端无线传输到接收端；另外一部分是通讯信号的传输，主要用于完成发射端与接收设备之间的信息和控制交互，保证整个系统工作的安全性和稳定性。

目前，应用于无线电能传输系统的通信方式主要有两种：

一种是采用载波调制方式，在传输能量的耦合线圈上调制控制信息，并通过调制和解调电路实现发射端与接收端的单向或双向通信。这种方法主要应用于小功率的无线电能传输系统中，采用载波调制的通信控制方式对于基波的幅值比较敏感，当无线电能传输系统的功率或变化范围较大时，这种方法存在较明显的局限性；

另外一种方法是采用单独的无线通信信道，采用射频通信的方式，实现发射端与接收端的双向通信。这种方案由于通信信道独立于能量传输通道，具有控制更灵活，适应功率等级更广等优点，可以应用于大功率的无线电能传输系统中。但是，当采用独立的无线通信信道控制无线电能传输系统时，如果连续快速移或更换接收端设备时，经常会出现烧毁无线电能传输设备的现象。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种无线电能传输系统以及控制方法；该发明在电能发射端装配有红外距离传感器，实现电能接收端靠近或远离的监测，且还根据电能发射端的电气参数监测来控制和调节电能发射端的工作频率以及输出功率，使得无线电能传输系统更加高效、安全。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种无线电能传输系统，包括和外部电源连接的电能发射端，以及用来与电能发射端配合接收电能的电能接收端，电能发射端包括用来将电能转换成电磁能的发射线圈，以及用来接收信号的通信接收模块；电能接收端外部接有负载系统，包括用于接收发射线圈发出的电磁能的接收线圈，以及用于与电能发射端的通信接收模块通信的通信发射模块；所述电能发射端还包括发射端整流滤波电路，以及连接在整流滤波电路的输出端的逆变电路，逆变电路的输出端连接有发射端无功补偿电路，发射线圈连接在无功补偿电路的输出端，发射线圈上设置有用来感应发射线圈与接收线圈之间距离的红外距离传感器；发射线圈连接到电能发射端的发射微处理器，用来接收红外距离传感器采集到的感应信号；发射微处理器还与通信接收模块的输出端连接，用于获取通信接收模块接收到的通信信号；发射微处理器还与发射端采样电路模块连接，用于获取发射端采样电路模块采样得到的电气量；发射微处理器电连接至驱动电路的输入端，用于控制驱动电路发出开关控制信号控制逆变电路中转换的交流电频率；所述发射微处理器中包括用于接收感应信号以及通信信号的判断模块，用于处理采集到的电气量的处理模块以及与判断模块、处理模块连接的控制模块；所述判断模块在同时接收到感应信号以及接收端发送过来的请求发射的通信信号后，才触发产生发送判断信号并将该信号送至控制模块，控制模块根据该发送判断信号控制驱动电路工作，进行能量转换传输；否则，则判断模块内形成待机判断信号，并将该待机判断信号发送至控制模块，控制模块根据该待机判断信号，控制驱动电路处于待机状态。